使用STM32 HAL库实现USART串口通信并通过printf输出“Hello World”

一、开发环境

硬件：正点原子探索者 V3 STM32F407 开发板

单片机：STM32F407ZGT6

Keil版本：5.32

STM32CubeMX版本：6.9.2

STM32Cube MCU Packges版本：STM32F4 V1.27.1

上一篇使用STM32F407的HAL库只需1行代码实现USART1串口打印“Hello World！”，而平时都是用printf打印的，现在每次都要调用HAL_UART_Transmit(）函数，比较麻烦，怎么解决呢？采用fputc调用HAL_UART_Transmit实现printf重定向的，它有三个好处。

对HAL_UART_Transmit实现printf重定向的三个主要好处包括：

提高代码效率和可读性：
重定向printf到HAL_UART_Transmit允许开发者使用熟悉的printf函数格式来发送数据到USART，而无需每次调用底层UART传输函数。这不仅减少了代码量，还提高了代码的可读性和可维护性。开发者可以专注于业务逻辑的实现，而无需过多关注底层通信细节。

简化调试过程：
在嵌入式系统开发中，调试是一个必不可少的环节。通过重定向printf，开发者可以直接将调试信息通过USART发送到PC端的串口监视工具中，实时查看程序的运行状态和变量值。这极大地简化了调试过程，提高了开发效率。

增强灵活性和扩展性：
虽然HAL_UART_Transmit提供了基本的UART通信功能，但使用printf重定向可以进一步扩展其用途。printf函数支持丰富的格式化输出选项，可以方便地输出各种数据类型，并以特定的格式呈现。此外，开发者还可以结合其他库函数或自定义函数，实现更复杂的串口通信需求，如发送自定义协议包或解析接收到的数据。

综上所述，对HAL_UART_Transmit实现printf重定向可以带来代码效率和可读性的提升、调试过程的简化以及灵活性和扩展性的增强等好处。

下面我将详细解释利用STM32 HAL库实现USART1串口通信，并通过printf重定向输出"Hello World"的STM32CubeMX配置步骤和程序。

二、配置STM32CubeMX

启动STM32CubeMX，新建STM32CubeMX项目：
选择MCU：在软件中选择你的STM32型号-STM32F407ZGT6。
选择时钟源：
配置时钟：
使能Debug功能：Serial Wire
HAL库时基选择：SysTick
USART1配置：选择异步模式。
配置工程参数：在Project标签页中，配置项目名称和位置，选择工具链MDK-ARM。 9.生成代码：在Code Generator标签页中，配置工程外设文件与HAL库，勾选头文件.c和.h文件分开，然后点击Project > Generate Code生成代码。

三、代码实现与部署

main.c增加代码：main.c的第1行添加printf的头文件#include<stdio.h>，在 while（1）里增加2行代码。

/* USER CODE BEGIN Header */
#include<stdio.h>
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */

//HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)"Hello World!\r\n", 16, 10);// 使用HAL_UART_Transmit函数直接发送"Hello World!\r\n"字符串到USART1
// 重定向后的printf函数发送"Hello World!\r\n"字符串到USART,
//printf函数内部会调用自定义的重定向函数（例如fputc），该函数会使用HAL_UART_Transmit发送数据	

printf("Hello World!\r\n");
HAL_Delay(1000);

usart.c增加代码：usart.c的第1行添加头文件#include<stdio.h>，在末尾用户代码区增加如下代码。printf调用“fputc()”，该函数会使用HAL_UART_Transmit发送数据。

/* USER CODE BEGIN 1 */
struct __FILE
{
    int a;
};
FILE __stdout;
/*****************************************************
*function: 写字符文件函数
*param1: 输出的字符
*param2: 文件指针
*return: 输出字符的 ASCII 码
******************************************************/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch, 1, 10);
	return ch;
}
/* USER CODE END 1 */